JP2007051983A - Encoder for rotation detection - Google Patents
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- F16C2326/01—Parts of vehicles in general
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Abstract
Description
この発明に係る回転検出用エンコーダは、例えば、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに作用する荷重の方向及び大きさを求める為、回転部材であるハブに外嵌固定した状態で使用する。 The rotation detection encoder according to the present invention is used in a state of being fitted and fixed to a hub that is a rotating member, for example, in order to obtain the direction and magnitude of a load acting on a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile.
例えば、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。又、車両の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、電子制御車両用走行安定化装置(ESC)等の車両の走行状態安定化装置が広く使用されている。これらABSやTCS等の走行状態安定化装置によれば、制動時や加速時に於ける車両の走行状態を安定させる事はできるが、より厳しい条件でもこの安定性の確保を図る為には、車両の走行安定性に影響するより多くの情報を取り入れて、ブレーキやエンジンの制御を行なう事が必要になる。 For example, a rolling bearing unit is used to rotatably support a vehicle wheel with respect to a suspension device. Moreover, in order to ensure vehicle running stability, vehicle running state stabilizing devices such as an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and an electronically controlled vehicle running stabilizer (ESC) are widely used. in use. According to these running state stabilizing devices such as ABS and TCS, the running state of the vehicle at the time of braking or acceleration can be stabilized, but in order to ensure this stability even under more severe conditions, the vehicle It is necessary to control the brakes and the engine by incorporating more information that affects the running stability of the vehicle.
即ち、上記ABSやTCS等の従来の走行状態安定化装置の場合には、タイヤと路面との滑りを検知してブレーキやエンジンを制御する、所謂フィードバック制御を行なっている為、これらブレーキやエンジンの制御が一瞬とは言え遅れる。言い換えれば、厳しい条件下での性能向上を図るべく、所謂フィードフォワード制御により、タイヤと路面との間に滑りが発生しない様にしたり、左右の車輪の制動力が極端に異なる所謂ブレーキの片効きを防止する事はできない。更には、トラック等で、積載状態が不良である事に基づいて走行安定性が不良になるのを防止する事もできない。 That is, in the case of the conventional running state stabilizing device such as ABS or TCS, since so-called feedback control is performed to detect the slip between the tire and the road surface and control the brake and the engine, the brake and engine Control is delayed for a moment. In other words, in order to improve performance under severe conditions, the so-called feed-forward control prevents slippage between the tire and the road surface, or the so-called brake one-side effect where the braking forces of the left and right wheels are extremely different. Cannot be prevented. Furthermore, it is impossible to prevent the running stability of a truck or the like from being deteriorated based on the poor loading state.
この様な問題に対応すべく、上記フィードフォワード制御等を行なう為には、懸架装置に対して車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方を測定する為の荷重測定装置を組み込む事が考えられる。この様な場合に使用可能な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、特許文献1〜4に記載されたものが知られている。 In order to cope with such a problem, in order to perform the feedforward control or the like, one of a radial load and an axial load applied to the wheel is applied to the rolling bearing unit for supporting the wheel with respect to the suspension device. Or it is possible to incorporate a load measuring device for measuring both. Conventionally, what was described in patent documents 1-4 is known as a rolling bearing unit for wheel support with a load measuring device which can be used in such a case.
このうちの特許文献1には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第1例の場合には、非接触式の変位センサにより、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブとの径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、ABSを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる為に利用する。
Of these,
又、特許文献2には、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造が記載されている。この特許文献2に記載された従来構造の第2例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。この様な従来構造の第2例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。
又、特許文献3には、外輪の円周方向4個所位置に支持した変位センサユニットとハブに外嵌固定した断面L字形の被検出リングとにより、上記4個所位置での、上記外輪に対する上記ハブの、ラジアル方向及びアキシアル方向の変位を検出し、各部の検出値に基づいて、このハブに加わる荷重の方向及びその大きさを求める構造が記載されている。
Further, in
更に、特許文献4には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、この公転速度から、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
Furthermore, in
前述の特許文献1に記載された従来構造の第1例の場合、変位センサにより外輪とハブとの径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
In the case of the first example of the conventional structure described in
又、特許文献2に記載された従来構造の第2例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献3に記載された構造は、外輪の周方向4個所位置にセンサを設置する為、上記特許文献1に記載された構造よりも更にコストが嵩む。更に、特許文献4に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
In the second example of the conventional structure described in
この様な事情に鑑みて特願2004−279155号には、荷重の作用方向に配置された1対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する、車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明が開示されている。図19〜27は、上記出願に開示された先発明のうちの3例の構造を示している。これら各先発明に係る構造は、何れも、図19、23、26に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪1の内径側に、車輪を支持固定(結合固定)する回転側軌道輪であるハブ2を、複数個の転動体3、3を介して回転自在に支持している。
In view of such circumstances, Japanese Patent Application No. 2004-279155 measures the magnitude of the load applied to the rolling bearing unit based on the phase difference between the output signals of a pair of sensors arranged in the direction of the load. An invention relating to a load measuring device for a wheel bearing rolling bearing unit is disclosed. 19 to 27 show the structure of three examples of the prior invention disclosed in the above application. As shown in FIGS. 19, 23, and 26, each of the structures according to the respective prior inventions supports and fixes the wheel on the inner diameter side of the
そして、図19〜22に示した第1例の構造の場合には、上記ハブ2の中間部にエンコーダ4を外嵌固定している。又、上記外輪1の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体3、3の間部分に、1対のセンサ5、5を、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ4の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、上記両センサ5、5の検出部には、ホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。
In the case of the structure of the first example shown in FIGS. 19 to 22, the
上記先発明の第1例の構造の場合、上記エンコーダ4として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ4の外周面には、N極に着磁した部分とS極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらN極に着磁された部分とS極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ4の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ4の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記N極に着磁された部分とS極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した(又は凹んだ)、「く」字形となっている。
In the case of the structure of the first example of the previous invention, the
又、上記両センサ5、5の検出部が上記エンコーダ4の外周面に対向する位置は、このエンコーダ4の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ5、5の検出部は、上記外輪1の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪1と上記ハブ2との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記N極に着磁された部分とS極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分(境界の傾斜方向が変化する部分)が、上記両センサ5、5の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材4、5、5の設置位置を規制している。この様に、上記境界の傾斜方向が変化する部分を上記中央位置に存在させる事で、内外輪の温度差や熱膨張等の変形による誤差(変位が生じていなくても内外輪の温度差によって位相差が生じる、所謂オフセット)を小さく抑えられる様にしている。
The positions where the detection parts of the
上述の様に構成する先発明の第1例の場合、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ5、5の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用しておらず、上記外輪1と上記ハブ2とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ5、5の検出部は、図22の(A)の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ5、5の出力信号の位相は、同図の(C)に示す様に一致する。
In the case of the first example of the prior invention configured as described above, when an axial load is applied between the
これに対して、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図22の(A)で下向きのアキシアル荷重が作用し(外輪1とハブ2とがアキシアル方向に相対変位し)た場合には、上記両センサ5、5の検出部は、図22の(A)の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ5、5の出力信号の位相は、同図の(B)に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図22の(A)で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ5、5の検出部は、図22の(A)の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ5、5の出力信号の位相は、同図の(D)に示す様にずれる。
On the other hand, when a downward axial load acts on the
上述の様に先発明の第1例の場合には、上記両センサ5、5の出力信号の位相が、上記外輪1とハブ2との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ5、5の出力信号の位相がずれる程度(変位量)は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って第1例の場合には、上記両センサ5、5の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪1とハブ2との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。
As described above, in the case of the first example of the prior invention, the phases of the output signals of the
次に、図23〜25に示した先発明の第2例の場合には、ハブ2の中間部に外嵌固定したエンコーダ4aの被検出面である外周面にS極とN極とを、交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うS極とN極との境界は、上記ハブ2の軸方向に対し傾斜している。各境界がこの径方向に対し傾斜している方向は、円周方向に関して交互に、逆方向になっている。従って、上記S極に着磁された部分とN極に着磁された部分とは、それぞれ台形になっている。そして、外輪1の中間部を径方向に貫通する状態でこの外輪1に支持したセンサ5aの検出部を、上述の様なエンコーダ4aの外周面に近接対向させている。
Next, in the case of the second example of the prior invention shown in FIGS. 23 to 25, the S pole and the N pole are provided on the outer peripheral surface which is the detected surface of the
上述の様に構成する先発明の第2例の構造では、上記外輪1と上記ハブ2との間にアキシアル荷重が作用していない場合には、このハブ2の回転に伴って上記センサ5aの検出部が、図25の鎖線αで示した軸方向中央位置を走査する。この軸方向中央位置では、回転方向に関するS極とN極との幅が互いに等しいので、上記センサ5aの出力信号の振幅は、図25の(B)に示す様に、零点を中心として対称になる。これに対して、上記外輪1と上記ハブ2との間に所定方向のアキシアル荷重が加わると、上記ハブ2の回転に伴って上記センサ5aの検出部が、図25の鎖線βで示した軸方向片側寄り位置を走査する。この片側寄り位置では、回転方向に関するS極の幅がN極の幅よりも大きいので、上記センサ5aの出力信号は、図25の(A)に示す様に、零点に対し所定方向に非対称となる。更に、上記外輪1と上記ハブ2との間に、上記所定方向とは逆方向のアキシアル荷重が加わると、上記ハブ2の回転に伴って上記センサ5aの検出部が、図25の鎖線γで示した軸方向他側寄り位置を走査する。この他側寄り位置では、回転方向に関するS極の幅がN極の幅よりも小さいので、上記センサ5aの出力信号は、零点に対し上記所定方向とは逆方向に非対称となる。そこで、この出力信号のパターンに基づいて、上記外輪1と上記ハブ2との間に作用するアキシアル荷重の方向及び大きさを求める事ができる。
In the structure of the second example of the prior invention configured as described above, when an axial load is not acting between the
更に、図26〜27に記載した先発明の第3例の場合には、ハブ2の内端部にエンコーダ4bを外嵌固定している。このエンコーダ4bは、磁性金属板により、断面大略J字形で全体を円環状に造られた支持環6と、永久磁石製で全体が円輪状のエンコーダ本体7とから成る。このエンコーダ本体7は、上記支持環6の内端部に設けられた円輪状の支持板部8の軸方向内側面に、全周に亙って添着されたもので、被検出面である軸方向内側面にS極とN極とを、交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うS極とN極との境界は、上記エンコーダ本体7の径方向に対し傾斜している。各境界がこの径方向に対し傾斜している方向は、円周方向に関して交互に、逆方向になっている。従って、上記S極に着磁された部分とN極に着磁された部分とは、それぞれ台形若しくは扇形になっている。そして、外輪1の内端部に嵌合固定したカバー9に支持したセンサ5bの検出部を、上述の様なエンコーダ4bの被検出面に近接対向させている。
Furthermore, in the case of the third example of the prior invention described in FIGS. 26 to 27, the
上述の様に構成する先発明の第3例の構造では、上記外輪1と上記ハブ2との間に作用するラジアル荷重が標準値である場合には、このハブ2の回転に伴って上記センサ5bの検出部が、図27の鎖線αで示した径方向中央位置を走査する。この径方向中央位置では、回転方向に関するS極とN極との幅が互いに等しいので、上記センサ5bの出力信号は、高電位と低電位との割合が等しくなる。これに対して、上記ラジアル荷重が上記標準値よりも大きくなると、上記ハブ2の回転に伴って上記センサ5bの検出部が、図27の鎖線βで示した内径寄り位置を走査する。この内径寄り位置では、回転方向に関するS極の幅がN極の幅よりも大きいので、上記センサ5bの出力信号は、高電位と低電位との割合が所定方向にずれる。更に、上記ラジアル荷重が上記標準値よりも小さくなると、上記ハブ2の回転に伴って上記センサ5bの検出部が、図27の鎖線γで示した外径寄り位置を走査する。この外径寄り位置では、回転方向に関するS極の幅がN極の幅よりも小さいので、上記センサ5bの出力信号は、高電位と低電位との割合が上記所定方向と反対方向にずれる。そこで、この出力信号のパターンに基づいて、上記外輪1と上記ハブ2との間に作用するラジアル荷重を求める事ができる。
In the structure of the third example of the prior invention configured as described above, when the radial load acting between the
例えば上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置を構成するエンコーダ4、4a、4bは、永久磁石により造り、これをハブ2に確実に外嵌固定する必要がある。永久磁石としては、ゴム或いは合成樹脂等の高分子材料中に、フェライト、鉄粉、鉄繊維等の磁性材料製の粉末若しくは繊維を混入した、ゴム磁石若しくはプラスチック磁石が、好ましく使用できる。但し、この様なゴム磁石若しくはプラスチック磁石は、必ずしも十分な靱性を持たない。この為、図28に示す様に、永久磁石製のエンコーダ本体7aを、直接、回転体10に締り嵌めで外嵌固定する事は難しい。従って、実際の場合には、前述の図20、23、24、26に記載した様に、エンコーダ4、4a、4bを、永久磁石製のエンコーダ本体と、軟鋼板等の磁性金属板製の支持環とで構成し、この支持環をハブ等の回転体に、締り嵌めで外嵌固定する構造を採用する事が考えられる。
For example, the
但し、この様にエンコーダをエンコーダ本体と支持環とで構成する場合にしても、これらエンコーダ本体と支持環との接合強度、並びに接合部の耐久性を確保できる構造を採用する事が必要である。これらエンコーダ本体と支持環とを接合する構造として一般的には、別々に造ったエンコーダ本体と支持環とを、接着剤により接着する構造が考えられる。但し、例えば車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、使用時には、ブレーキ部分で発生する熱等により、相当に高温になる場合がある。この為、接着剤が劣化して、上記エンコーダ本体と上記支持環との接合部が剥れる可能性がある為、エンコーダ、延てはこのエンコーダを組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置等の信頼性を確保する事が難しい。 However, even when the encoder is composed of the encoder body and the support ring in this way, it is necessary to adopt a structure that can ensure the joining strength between the encoder body and the support ring and the durability of the joint portion. . As a structure for joining the encoder body and the support ring, generally, a structure in which the encoder body and the support ring which are separately manufactured are bonded with an adhesive is conceivable. However, for example, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel, the temperature may become considerably high during use due to heat generated in the brake portion. For this reason, since the adhesive may deteriorate and the joint portion between the encoder body and the support ring may be peeled off, the load measuring device for the rolling bearing unit for supporting the encoder and the wheel incorporating the encoder is incorporated. It is difficult to ensure reliability.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、エンコーダ本体と支持環とを接合した構造で、これらエンコーダ本体と支持環との接合部の信頼性を確保できる回転検出用エンコーダを実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention is a structure in which an encoder body and a support ring are joined, and an invention for realizing a rotation detection encoder capable of ensuring the reliability of the joint portion between the encoder body and the support ring is provided. It is a thing.
本発明の回転検出用エンコーダは、磁性材により全体を円環状に造られ、回転状態を検出すべき回転部材の一部に締り嵌めで外嵌固定される支持環と、高分子材料中に磁性材を混入して成る永久磁石製で、この支持環の一部に全周に亙って添着された、被検出面にS極とN極とを交互に配置したエンコーダ本体とから成る。
特に、本発明の回転検出用エンコーダに於いては、上記エンコーダ本体は、上記支持環を射出成形用の金型のキャビティ内にセットした状態でこのキャビティ内に上記磁性材を混入した高分子材料を送り込むインサート成形により、上記支持環と一体的に結合されている。
The encoder for detecting rotation of the present invention is made of a magnetic material as a whole in an annular shape, a support ring that is fitted and fixed to a part of a rotating member whose rotational state is to be detected, and a magnetic material in a polymer material. The encoder body is made of a permanent magnet mixed with a material, and is attached to a part of the support ring over the entire circumference. The encoder body has S poles and N poles alternately arranged on the detection surface.
In particular, in the rotation detecting encoder of the present invention, the encoder body is a polymer material in which the magnetic material is mixed in the cavity in a state where the support ring is set in the cavity of an injection mold. Are integrally coupled to the support ring by insert molding.
上述の様に本発明の回転検出用エンコーダの場合には、エンコーダ本体を射出成形するのに伴って、このエンコーダ本体と支持環とを接合する。接合部に、接合強度を向上させる為のプライマを介在させる(キャビティ内にセットするのに先立って、支持環にプライマを塗布しておく)事はあっても、補助的なものである為、仮に温度上昇した場合であっても、上記接合部の強度を十分に確保できる。 As described above, in the case of the rotation detection encoder of the present invention, the encoder body and the support ring are joined together with the injection molding of the encoder body. Because a primer for improving the joint strength is interposed in the joint (the primer is applied to the support ring prior to setting in the cavity), but it is auxiliary. Even if the temperature rises, the strength of the joint can be sufficiently secured.
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、支持環とエンコーダ本体との接合面に、円周方向に関する凹凸係合部を設ける。この為に、この支持環のうちでこのエンコーダ本体を接合する面に、突起(突条を含む)若しくは切り欠き(凹溝を含む)を形成しておく。
本発明の回転検出用エンコーダの場合、エンコーダ本体と支持環との接合を、基本的には、このエンコーダ本体を射出成形する事に伴って密接した、これらエンコーダ本体と支持環との当接面に作用する摩擦力により図る。従って、温度変化に伴うこれらエンコーダ本体と支持環との熱膨張量の差等に起因して、上記当接面同士の接触面圧が低下する等により、これらエンコーダ本体と支持環とが相対回転する可能性を否定できない。これに対して、上述の様に、接合面に凹凸係合部を設ければ、上記当接面同士の接触面圧が低下した場合にも、上記エンコーダ本体と上記支持環とが相対回転する事を防止できる。
In the case of carrying out the present invention, preferably, as described in
In the case of the rotation detection encoder of the present invention, the joint between the encoder body and the support ring is basically brought into close contact with the encoder body by injection molding. The frictional force acting on Therefore, the encoder body and the support ring rotate relative to each other due to a decrease in contact surface pressure between the contact surfaces due to a difference in thermal expansion between the encoder body and the support ring due to a temperature change. We cannot deny the possibility of doing. On the other hand, if the concave and convex engaging portion is provided on the joint surface as described above, the encoder body and the support ring rotate relative to each other even when the contact surface pressure between the contact surfaces decreases. You can prevent things.
又、上述の請求項2に記載した構造を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、接合面に存在する凹凸係合部の数と、エンコーダ本体の被検出面に存在するS極及びN極の数との間に、何れか一方の数を基準として他方の数を見た場合に、整数倍の関係を持たせる。この場合に於ける整数倍の関係とは、上記凹凸係合部の数とS極及びN極の数(S極とN極との極数の合計)とが等しい場合と、この凹凸係合部の数がS極及びN極の数の整数倍である場合と、このS極及びN極の数がこの凹凸係合部の数の整数倍である場合とのうちの何れかである。
Further, when the structure described in
この様な請求項3に記載した構造は、エンコーダの被検出面から出入りする磁束密度に、回転方向に関して不規則な変化が生じる事を防止できて、上記エンコーダを外嵌固定した回転部材の回転検出を精度良く行なえる。この理由は、次の通りである。
上記凹凸係合部を設けた場合でも、上記被検出面には凹凸を設けない。即ち、この被検出面は、円筒面(被検出面が外周面である場合)或いは平坦面(被検出面が軸方向側面である場合)のままである。従って、永久磁石製のエンコーダ本体の厚さは、上記凹凸係合部に対応する部分で、他の部分と異なる状態になり、この対応する部分の磁束密度が、この他の部分の磁束密度と異なってしまう。この様に異なる方向(高くなるか低くなるか)は、上記エンコーダ本体の絶対的厚さや着磁強度により種々異なる。大まかな傾向としては、絶対的厚さが大きい場合、着磁強度が強い場合には、上記支持環の側に突起が存在し、凹凸係合部でエンコーダ本体の厚さが小さくなっている場合に、被検出面のうちでこの凹凸係合部に対応する部分で、磁束密度が高くなる。逆に、絶対的厚さが小さい場合、着磁強度が弱い場合には、上記支持環の側に突起が存在し、凹凸係合部でエンコーダ本体の厚さが小さくなっている場合に、被検出面のうちでこの凹凸係合部に対応する部分で、磁束密度が低くなる。
Such a structure described in
Even when the uneven engaging portion is provided, the detected surface is not uneven. That is, the detected surface remains a cylindrical surface (when the detected surface is an outer peripheral surface) or a flat surface (when the detected surface is an axial side surface). Accordingly, the thickness of the encoder body made of a permanent magnet is different from the other portions at the portion corresponding to the concave-convex engaging portion, and the magnetic flux density of the corresponding portion is different from the magnetic flux density of the other portion. It will be different. Such different directions (higher or lower) differ depending on the absolute thickness and magnetizing strength of the encoder body. As a general trend, when the absolute thickness is large, when the magnetizing strength is strong, there is a protrusion on the side of the support ring, and the thickness of the encoder body is small at the concave / convex engagement part In addition, the magnetic flux density is increased at the portion of the detected surface corresponding to the concave / convex engaging portion. On the contrary, when the absolute thickness is small, when the magnetizing strength is weak, there is a protrusion on the side of the support ring, and when the thickness of the encoder body is small at the concave / convex engaging portion, In the detection surface, the magnetic flux density is lowered at the portion corresponding to the uneven engagement portion.
何れにしても、上記凹凸係合部を設ける事に伴って、エンコーダの被検出面の円周方向一部で、他の部分と磁束密度が異なる状態になのを避ける事は難しい。そして、この様に磁束密度が異なる部分が、上記被検出面に配置されたS極及びN極と関連なく出現すると、上記エンコーダの被検出面に検出部を対向させたセンサの出力信号の変化の周期と、このエンコーダの回転との間に関連性を持たせにくくなり、このエンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められなくなる。これに対して、上記凹凸係合部の数と上記S極及びN極の数との間に整数倍の関係を持たせれば、この凹凸係合部に対応して磁束密度が他の部分と異なる部分が、上記被検出面に配置されたS極及びN極と関連性を持った状態で出現する。この為、上記エンコーダの被検出面に検出部を対向させたセンサの出力信号の変化の周期と、このエンコーダの回転との間に関連性を持た易くなり、このエンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められる。 In any case, it is difficult to avoid a state in which the magnetic flux density is different from other portions in a part of the detected surface of the encoder in the circumferential direction with the provision of the concave and convex engaging portion. Then, when such a portion having a different magnetic flux density appears regardless of the S and N poles arranged on the detected surface, the change in the output signal of the sensor having the detecting portion opposed to the detected surface of the encoder And the rotation of the encoder are less likely to have a relationship, and the rotation state of the rotating member that externally supports the encoder cannot be obtained accurately. On the other hand, if there is an integer multiple relationship between the number of the concave and convex engaging portions and the number of the S and N poles, the magnetic flux density is different from that of the other portions corresponding to the concave and convex engaging portions. A different part appears in a state having relevance to the south pole and the north pole arranged on the detection surface. For this reason, it becomes easy to have a relationship between the change period of the output signal of the sensor having the detection unit opposed to the detection surface of the encoder and the rotation of the encoder, and the rotating member that externally supports the encoder. The rotation state can be accurately obtained.
尚、上記S極及びN極の数を上記凹凸係合部の数の(2以上の)整数倍とした場合には、これらS極及びN極のうちに、凹凸係合部が存在する極と存在しない極とが生じる。従って、極によって磁束密度が異なる状態になり、何らの対策も施さない場合には、上記エンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められなくなる可能性がある。具体的には、センサの検出信号を処理する処理回路に設定した閾値の値によっては、上記エンコーダの被検出面に存在するS極とN極とのピッチに関する測定を正確に行なえなくなる(ピッチ誤差を生じる)。但し、この様にして発生するピッチ誤差は、上記エンコーダの1回転に関して1周期の周期性がある為、適応フィルタやノッチフィルタ等のフィルタ処理等で影響を除去する事は可能である。従って、上記S極及びN極の数を上記凹凸係合部の数の整数倍とする構造も、この凹凸係合部による磁束密度の変化の対策に利用できる。 In addition, when the number of the S poles and the N poles is an integer multiple (two or more) of the number of the concave and convex engaging portions, the pole having the concave and convex engaging portions among these S and N poles. And a pole that does not exist. Therefore, when the magnetic flux density varies depending on the poles and no measures are taken, there is a possibility that the rotational state of the rotating member that externally supports the encoder cannot be obtained accurately. Specifically, depending on the threshold value set in the processing circuit for processing the detection signal of the sensor, it is impossible to accurately measure the pitch between the S pole and the N pole existing on the detected surface of the encoder (pitch error). Produce). However, since the pitch error generated in this way has a periodicity of one period with respect to one rotation of the encoder, it is possible to remove the influence by filter processing such as an adaptive filter or a notch filter. Therefore, a structure in which the number of the S poles and the N poles is an integral multiple of the number of the concave and convex engaging portions can also be used as a countermeasure for the change in magnetic flux density due to the concave and convex engaging portions.
又、上述の様な請求項3に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、支持環のうちで円周方向の一部に、凹凸係合部の位相を識別する為の指標部を設ける。この様な指標部としては、上記支持環の一部でエンコーダ本体により覆われない部分に形成された凹部若しくは凸部が、好ましく利用できる。この様な凹部若しくは凸部は、エンコーダ本体に着磁する為の着磁装置に設けた凸部若しくは凹部と係合し、この着磁装置の着磁ヨークに対する、上記支持環に形成した突起若しくは切り欠きの位相を規制する。従って、この着磁ヨークにより上記エンコーダ本体に着磁した状態で、このエンコーダ本体の回転方向に関する、上記S極及びN極と上記突起若しくは切り欠きの位相を、常に一定に(最も好ましい状態に)できる。従って、上記エンコーダの被検出面の磁束密度の分布状態に基づくセンサの検出信号の変化状態を、処理回路による処理を行ない易い、好ましい形態にできて、上記エンコーダを外嵌固定した回転部材の回転検出を正確に行なう面から有利になる。
Further, when carrying out the invention described in
図1〜3は、請求項1にのみ対応する、本発明の実施例1を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11は、支持環12とエンコーダ本体13とから成る。このうちの支持環12は、軟鋼板等の磁性金属板を絞り加工等の塑性加工により折り曲げる事により、或いは炭素鋼等の磁性材料に旋削等の削り加工を施す事により、全体を円環状に造っている。上記支持環12は、互いに同心に配置した内径側円筒部14の軸方向端部と外径側円筒部15の軸方向端部とを、円輪状の連続部16により連続させた、断面クランク型で、全体を円環状に形成している。使用時には、上記内径側円筒部14を回転部材17の中間部外周面に、締り嵌めで外嵌固定し、上記外径側円筒部15をこの回転部材17と同心に支持する。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention corresponding to claim 1 only. The
一方、上記エンコーダ本体13は、上記外径側円筒部15の外周面に、全周に亙って結合固定している。このエンコーダ本体13は、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中に、フェライト、鉄粉、鉄繊維等の磁性材を混入して成る永久磁石製で、被検出面である外周面ににS極とN極とを、交互に、且つ、等間隔で配置している。各極の着磁領域の形状は自由であるが、例えば、図2の(A)に示す様に「く」字形としたり、或いは、(B)に示す様に台形とする。このうちの(A)は前述の図19〜22に示した先発明の第1例の構造に、(B)は図23〜25に示した第2例の構造に、それぞれ対応する。
On the other hand, the
上述の様なエンコーダ本体13は、上記支持環12を、このエンコーダ本体13を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットした状態で、このキャビティ内に上記磁性材を混入した高分子材料を送り込む事により形成する。この様に、上記支持環12をセットしたキャビティ内に高分子材料を送り込むインサート成形を行なう事により、この支持環12と、射出成形直後の上記エンコーダ本体13とが一体的に結合される。このエンコーダ本体13への着磁作業は、これら支持環12及びエンコーダ本体13を上記キャビティから取り出した後、このエンコーダ本体13を別途設けた着磁装置にセットする事により行なう。着磁後に於いて、このエンコーダ本体13の外周面の磁束密度は、図3に示す様な、円周方向に関して正弦波状に変化する。
In the
上述の様に本実施例の回転検出用エンコーダ11の場合には、上記エンコーダ本体13を射出成形するのに伴って、このエンコーダ本体13と上記支持環12とを接合する。これらエンコーダ本体13と支持環12と接合面には、この支持環12を上記キャビティ内にセットするのに先立って、前記外径側円筒部15の外周面に塗布したプライマが存在する事はあっても、補助的なものである為、仮に温度上昇した場合であっても、上記接合部の強度を十分に確保できる。この為、上記エンコーダ13と上記支持環12とを接合した構造で、これらエンコーダ本体13と支持環12との接合部の信頼性を確保できる回転検出用エンコーダ11を実現できる。
As described above, in the case of the
図4も、請求項1にのみ対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11aを構成する支持環12aは、円筒部18と、この円筒部18の軸方向端部から径方向外方に折れ曲がった円輪部19とから成る、断面L字形で、全体を円環状に形成している。そして、このうちの円輪部19の軸方向片側面に、永久磁石製で円輪状のエンコーダ本体13aを、全周に亙って添着支持している。このエンコーダ本体13aの被検出面である軸方向片側面には、例えば前述の図27に示した様なパターンで、S極とN極とを、円周方向に関して交互に配置している。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例1の場合と同様である。
FIG. 4 also shows a second embodiment of the present invention corresponding to claim 1 only. The
The configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the first embodiment.
図5〜6は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11bを構成する支持環12bは、図5の(A)に示す様に、炭素鋼等の磁性金属製の素材に、鍛造等の塑性加工、或いは切削加工を施す事により、断面クランク型で全体を円環状に形成している。特に、本実施例の場合には、上記支持環12bを構成する外径側円筒部15の外周面に、それぞれが軸方向に長い複数の突条20、20を、円周方向に関して等間隔に形成している。
5 to 6 show a third embodiment of the present invention corresponding to
上記支持環12bと共に回転検出用エンコーダ11bを構成するエンコーダ本体13bは、前述した上記支持環12bを射出成形用金型のキャビティ内にセットした状態で、このキャビティ内に磁性材を混入した高分子材料を送り込む事により形成する。この高分子材料が冷却固化した状態では、図5の(B)に示す様に、上記支持環12b側の突条20、20が、射出成形(インサート成形)に伴って上記エンコーダ本体13bの内周面に形成された、それぞれが軸方向に長い凹溝21、21と凹凸係合する。従って、上記支持環12bに対し上記エンコーダ13bが回転する事が、確実に防止される。
The encoder
又、本実施例の場合には、上記支持環12b側の突条20、20の数と、上記エンコーダ13bの外周面に存在するS極及びN極の数とを、互いに等しくしている。又、上記回転検出用エンコーダ11bの回転方向に関する、上記各突条20、20の位相と上記S極及びN極と位相とを一致させている。具体的には、これら各突条20、20を、これらS極及びN極の、円周方向中央部に位置させている。この為に本実施例の場合には、上記支持環12bのうちで円周方向の一部、例えば内径側円筒部14の先端縁若しくは連続部16の側面に、上記各突条20、20の位相を識別する為の指標部(図示省略)を設けている。そして、この指標部により、着磁ヨークに対する上記支持環12bの円周方向に関する位相を規制して、この着磁ヨークにより上記エンコーダ本体13bに着磁した状態で、上記S極及びN極の中央部に、上記各突条20、20が位置する様にしている。
In the present embodiment, the number of
この結果本実施例の場合には、これら各突条20、20の存在に基づく磁束密度の変化分が、図6に鎖線で示す様に、各周期毎に規則的に表れる(変化の最大値及び最小値を増大させる方向に影響する)。この為、上記回転検出用エンコーダ11bの外周面の磁束密度の分布状態に基づくセンサの検出信号の変化状態を、処理回路による処理を行ない易い、好ましい形態にできる。そして、上記回転検出用エンコーダ11bを外嵌固定した回転部材の回転検出を正確に行なう面から有利になる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例2の場合と同様である。
因に、上記着磁ヨークに対する上記支持環12bの円周方向に関する位相を規制しない場合には、例えば図7に示す様に、上記各突条20、20の存在に基づく磁束密度の変化分が、必ずしもセンサの信号処理を行ない易い状態に表れない。
As a result, in the case of the present embodiment, the change in the magnetic flux density based on the existence of each of the
The configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the second embodiment described above.
Incidentally, when the phase in the circumferential direction of the
図8〜9は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施例4を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11cを構成する支持環12cの外径側円筒部15の外周面には、エンコーダ本体13cの外周面に存在するS極及びN極の数の整数倍(2倍)の突条20、20を形成している。この為に本実施例の回転検出用エンコーダ11cの磁束密度の分布は、図9に鎖線で示す様に、各極毎に2個所で変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例3の場合と同様である。
8 to 9 show a fourth embodiment of the present invention corresponding to
The configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the third embodiment described above.
図10〜11は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施例5を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11dを構成するエンコーダ本体13dの外周面に存在するS極及びN極の数を、同じく支持環12dの外径側円筒部15の外周面に存在する突条20、20の数の整数倍(2倍)としている。この為に本実施例の回転速度検出用エンコーダ11dの磁束密度の分布は、図11に鎖線で示す様に、何れか一方の極毎に、変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。この様な図11に示す様な磁束密度の変化の形状であっても、この磁束密度に応じて変化するセンサの検出信号を処理する回路の閾値を適切に設定すれば、上記回転検出用エンコーダ11dを外嵌固定した回転部材の回転状態を正確に求められる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例3及び上述した実施例4の場合と同様である。
10-11 has shown Example 5 of this invention corresponding to Claims 1-4. The number of S poles and N poles existing on the outer peripheral surface of the encoder
The configuration and operation of the other parts are the same as those in the third embodiment and the fourth embodiment described above.
図12〜13は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施例6を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ11eを構成するエンコーダ本体13eの外周面に存在するS極及びN極の数を、同じく支持環12eの外径側円筒部15の外周面に存在する突条20、20の数の4倍としている。この為に本実施例の回転検出用エンコーダ11eの磁束密度の分布は、図13に鎖線で示す様に、何れか一方の極の一つ置き毎に、変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。この様な図13に示す様な磁束密度の変化の形状であっても、上述した実施例5の場合と同様に、この磁束密度に応じて変化するセンサの検出信号を処理する回路の閾値を適切に設定すれば、上記回転検出用エンコーダ11dを外嵌固定した回転部材の回転状態を正確に求められる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例3、4及び上述した実施例5の場合と同様である。
12 to 13 show a sixth embodiment of the present invention corresponding to
The configuration and operation of the other parts are the same as those of the third and fourth embodiments and the fifth embodiment.
図14は、請求項1〜4に対応する、本発明の実施例7を示している。本実施例の場合には、前述の図4に示した様な、被検出面を軸方向片側面とした構造で、回転検出用エンコーダ11fを構成する支持環12fとエンコーダ本体13fとの相対回転を防止すべく、この支持環12fを構成する円輪部19の軸方向片側面に、径方向に長い突条20a、20aを形成している。これら各突条20a、20aの数とS極及びN極の数との関係に就いては、図10〜11に示した実施例5の場合と同様である。
FIG. 14 shows
図15は、実施例1〜4に対応する、本発明の実施例8を示している。本実施例の場合には、回転検出用エンコーダ11gを構成する支持環12gとエンコーダ本体13gとの相対回転を防止すべく、この支持環12gを構成する外径側円筒部15の外周面に、それぞれが軸方向に長い凹溝21a、21aを形成している。そして、射出成形に伴って上記エンコーダ本体13gの内周面に形成された突条20b、20bとを凹凸係合させて、上記支持環12gとエンコーダ本体13gとの相対回転を防止している。上記各突条20b、20bの数とS極及びN極の数との関係等、他の部分の構成及び作用に就いては、図5〜6に示した実施例3の場合と同様である。
FIG. 15 shows an eighth embodiment of the present invention corresponding to the first to fourth embodiments. In the case of the present embodiment, in order to prevent relative rotation between the
本発明を構成する支持環の外径側円筒部の外周面に形成する突条或いは凹溝の形状は、上述したものに限定されない。例えば、図16に示す様に、外径側円筒部の先端縁まで達しない、短い突条20b、20bや、図17に示す様な、断面形状が半円形である突条20c、20cや、図18に示す様な断面形状が半円形である凹溝21b、21bを採用する事もできる。
The shape of the ridge or the groove formed on the outer peripheral surface of the outer diameter side cylindrical portion of the support ring constituting the present invention is not limited to the above-described one. For example, as shown in FIG. 16,
1 外輪
2 ハブ
3 転動体
4、4a、4b エンコーダ
5、5a、5b センサ
6、6a 支持環
7、7a エンコーダ本体
8 支持板部
9 カバー
10 回転体
11、11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g 回転検出用エンコーダ
12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g 支持環
13、13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g エンコーダ本体
14 内径側円筒部
15 外径側円筒部
16 連続部
17 回転部材
18 円筒部
19 円輪部
20、20a、20b、20c 突条
21、21a、21b 凹溝
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005239070A JP2007051983A (en) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | Encoder for rotation detection |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007051983A true JP2007051983A (en) | 2007-03-01 |
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ID=37916523
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007051983A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011169313A (en) * | 2010-01-20 | 2011-09-01 | Denso Corp | Valve timing adjustment device |
CN109298200A (en) * | 2017-07-24 | 2019-02-01 | 斯凯孚公司 | Encoder wheel for hub for vehicle wheel component |
-
2005
- 2005-08-19 JP JP2005239070A patent/JP2007051983A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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